ما هي المحطة الفرعية؟

ما هي المحطة الفرعية؟ محطة التحويل الكهربائية هي نقطة تحكم في نظام طاقة يتم فيها تحويل الكهرباء، وتبديلها، وحمايتها، وقياسها، وتوجيهها. وهي تربط شبكات التوليد والنقل بمغذيات التوزيع أو الأحمال الصناعية الكبيرة. وعليه، فإن المحطة الفرعية هي أكثر من مجرد محول: فهي نظام منسق يضم المعدات الأساسية، والحماية، والتحكم، والاتصالات، والتأريض، والطاقة الإضافية.

كيف تعمل المحطة الفرعية للكهرباء؟

تمرين الخطوط القادمة أولاً عبر حماية التيار الزائد، والمفصلات الفاصلة، ومحولات القياس، وقواطع الدائرة وفقاً للترتيب. وتعمل قضبان التوصيل على تجميع وتوزيع الطاقة بين الدوائر الكهربائية. بينما يغير محول الطاقة الجهد الكهربائي، في حين تنقل المغذيات الصادرة الكهرباء إلى مستوى الشبكة التالي أو إلى المستهلكين.

توفر محولات التيار والجهد إشارات مخفضة للمقاييس وترحيلات الحماية. وعندما يكتشف المرحل حالة غير طبيعية في التيار أو الجهد أو التردد أو الحرارة أو التفاضل، فإنه يرسل أمر فصل إلى قاطع الدائرة المناسب. وترسل نظم الإشراف الحالة والقياسات إلى المشغلين محلياً وفي مركز تحكم عن بعد.

المعدات الرئيسية في المحطة الكهربائية الفرعية

• محولات الطاقة رفع الجهد أو خفضه وتوفير توصيلة الملفات المطلوبة.
• قواطع الدائرة الكهربائية مقاطعة الحمل العادي وتيار العطل.
• المفصلات والفواصل ومفاتيح التأريض إنشاء عزل مرئي وتهيئة ظروف صيانة آمنة.
• قضبان توصيل وصل خلايا الدخول، المحول، المزدوج، والتغذية.
• محولات القياس والحماية تزويد إشارات القياس والحماية.
• مانعات الصواعق الحد من الفولتية العابرة الناتجة عن الصواعق وعمليات التبديل.
• لوحات الحماية والتحكم تحديد الأعطال، وتشغيل القواطع، وتسجيل الأحداث، والاتصال.
• محطة خدمة، بطاريات، وشواحن الحفاظ على وظائف التحكم والفصل متاحة أثناء انقطاع التيار المتردد.

أنواع المحطات الفرعية الشائعة

محطات النقل والتوزيع الفرعية

محطة النقل الفرعية تربط خطوط الجهد العالي، أو تغيّر جهد النقل، أو تقطع الشبكة. محطة التوزيع الفرعية تخفض جهد النقل الفرعي إلى جهد المغذي للشبكات المحلية. محطة الصناعة الفرعية تخدم المصانع، والمناجم، ومراكز البيانات، وغير ذلك من المستهلكين الرئيسيين بمتطلبات موثوقية وعمليات خاصة بالموقع.

داخلي، وخارجي، وأنظمة المفاتيح المعزولة بالهواء (AIS)، وأنظمة المفاتيح المعزولة بالغاز (GIS)

محطات التحويل المعزولة بالهواء تستخدم الهواء الجوي للعزل الخارجى وعادة ما تتطلب مساحة أكبر. معدات التبديل المعزولة بالغاز توضع فيها الأجزاء المكهربة في حاويات مغلقة ومؤرضة، مما يجعلها مدمجة ومحمية من البيئات القاسية. التركيبات الداخلية تحسن التحكم البيئي؛ بينما الساحات الخارجية شائعة حيث تتوفر المساحة.

محطات الفرعية المتنقلة والمدمجة

A محطة فرعية جاهزة التركيب combines medium-voltage switchgear, a transformer, and low-voltage distribution in one coordinated enclosure. Mobile substations mount major equipment on trailers or skids for emergencies, planned maintenance, construction supply, and temporary load growth. For post-commissioning rounds and equipment-level task planning, use the substation maintenance checklist and schedule.

الحماية والتحكم والتأريض

تقسم حماية المحطات الفرعية الشبكة إلى مناطق بحيث يتم عزل أصغر جزء عملي أثناء حدوث عطل. يمكن تطبيق وظائف التفاضل للمحول، والتفاضل للقضبان، ومسافة الخط، والتيار الزائد، والخطأ الأرضي، وفشل قاطع الدائرة، والوظائف الحرارية وفقاً للجهد والأهمية. وتُستخدم أنظمة زائدة (مكررة) في الأماكن التي لا يمكن فيها السماح لأي فشل فردي بمنع إزالة العطل.

تعمل شبكة التأريض على تحديد جهد اللمس والخطوة وتوفير مسار متحكم فيه لتيار الأعطال والصواعق. يعتمد تصميمها على تيار العطل، وقت المقاطعة، مقاومة التربة، الهندسة، والمادة السطحية. يُعد التأريض جزءاً لا يتجزأ من السلامة وأداء المرحلات، وليس مجرد ملحق يُضاف بعد اكتمال التصميم.

من خط الدخول إلى المغذي الصادر

في محطة توزيع نموذجية، يتم تبديل الخط القادم بواسطة معدات مثل معدات مفاتيح كهربائية مغلفة بالمعدن بقوة 40.5 كيلو فولت. يؤدي المحول إلى خفض الجهد، ويغذّي الملف الثانوي قضيب توصيل (بارا) عبر مفاتيح التوزيع الرئيسية. بعد ذلك، توزع قواطع المغذيات الطاقة على دوائر متعددة. ويمكن لقواطع قضيب التوصيل والمحولات المتعددة توفير مرونة في الصيانة وسعة احتياطية للطوارئ.

أولويات هندسة المحطات الفرعية

يقيّم المصممون توقعات الأحمال، ومستويات الجهد، واجب القصر (التيار القصير)، وتنسيق العزل، ومعايير الموثوقية، وتصنيفات المعدات، وانتقائية الحماية، التأريض، والفصل ضد الحريق، والوصول، والصرف، والضوضاء، والاتصالات، التوسع المستقبلي، وصيانة دورة الحياة. يجب أن يكون الترتيب النهائي آمنًا للتشغيل فضلاً عن صحته من الناحية الكهربائية.